Zadanie3_1_Sergeev
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИСТЕТ»
Институт: Инженерная школа энергетики (ИШЭ)
Направление: 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника Отделение: Отделение электроэнергетики и электротехники (ОЭЭ)
Задание 3.1
Расчёт характеристик исполнительного двигателя постоянного тока.
По дисциплине: Мехатронные системы летательных аппаратов.
Вариант 9
Выполнил студент гр. 5А06: |
Сергеев А.С. |
(Дата, подпись) |
(Ф.И.О.) |
Проверил: к.т.н., доцент |
_________ |
Гирник А.С. |
(Степень, звание, должность) |
(Дата, подпись) |
(Ф.И.О.) |
Томск 2023
Исходные данные:
Uун=27 В;
Uу1=13,5 В; nн=6000 об/мин;
Мн=0,01 Нм;
Iун=0,36 А; Мп=0,067 Нм;
Тм=0,018 сек; Тэ=0,0030 сек.
Механическая характеристика в именованных единицах: |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
М = М |
( |
у |
− |
|
|
) |
= М |
( |
у |
− |
|
)= 0.067 ( |
13,5 |
− |
|
6000 |
) = −24 ∙ 10−3 |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7053 |
|||||||||||||||||||||||||||||
п |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
27 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
ун |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ун |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нм; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Частота вращения n0 при идеальном холостом ходе: |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
Мн |
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
Мп |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
об |
|
|||||||||||||||||||||
0 = |
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
= 7053 |
|
|
|
; |
|||||||||||||||||
1 − |
|
|
|
|
|
Мн |
|
|
|
|
|
0,01 |
мин |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
1 − М |
|
|
1 − |
0,067 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Угловая частота вращения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
0 |
= |
2 ∙ 0 |
|
= |
|
2 ∙ 7053 |
= 738.55 |
рад |
|
; |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
сек |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
= |
2 ∙ |
= |
2 ∙ 6000 |
= 628.3 |
рад |
; |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
|
60 |
|
|
|
сек |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
Построим механическую характеристику = ( ) при напряжении управления половине номинального.
Рисунок 1 - Механическая характеристика = ( ) Построим зависимость механической мощности от частоты вращения
мех = ( ) при неизменном напряжении управления, равном половине номинального:
Рисунок 2 – Зависимость механической мощности от частоты вращения мех = ( )
Максимальная механическая мощность двигателя:
|
|
0( )2 |
738.55(0.5)2 |
|
|
|||||
Р |
= М ∙ |
|
= 0.067 ∙ |
|
|
|
|
= 3.1 Вт; |
||
|
|
|
|
|
||||||
мех |
п |
4 |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
Где коэффициент сигнала управления: = |
у |
= |
13,5 |
= 0,5; |
||||||
|
27 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
ун |
|
|
|
|
|
Коэффициент полезного действия при максимальной механической мощности:
|
|
= |
Мн 0 |
= |
0,01 ∙ 7053 |
= 0,38; |
|
|
|
||||
|
|
2 ун ун |
|
2 ∙ 27 ∙ 0,36 |
||
|
|
|
|
|||
Рассмотрим исполнительный двигатель как апериодическое звено в системах авторегулирования:
|
|
|
|
|
|
|
|
27 |
|
|
|
|
|
||||
|
У = Э ∙ У = Э ∙ |
|
|
= 0,002 ∙ |
|
|
|
= −0,096Гн; |
|
||||||||
|
|
|
−0,846 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
4 э |
|
|
1 |
|
|
|
√ |
4 ∙ 0,003 |
|
|||
1 = − |
|
2 |
(1 + √1 − |
|
) = − |
2 ∙ 0.003 |
(1 |
+ 1 − |
2,5 ∙ 0,018 |
) |
|||||||
|
|
э |
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= −309.4 Вт;
|
1 |
|
4 э |
|
1 |
|
√ |
4 ∙ 0,003 |
|
2 = − |
2 |
(1 − √1 − |
|
) = − |
2 ∙ 0.003 |
(1 − 1 − |
2,5 ∙ 0,018 |
) |
|
|
э |
|
м |
|
|
|
|
|
|
= −23.9 Вт;
Зависимость угловой частоты вращения от времени (кривая разгона двигателя):
|
|
Р |
|
∙ е 1∙ |
|
Р |
∙ е 2∙ |
|
( ) = 0 (1 |
+ |
|
2 |
|
− |
1 |
|
) |
Р1 − Р2 |
|
|
||||||
|
|
|
Р1 − Р2 |
|||||
Зависимость тока управления при разгоне двигателя:
|
(е 1∙ − е 2∙) |
|
= |
у |
|
|
|
|
у |
у(Р1 |
− Р2) |
|
||
Построим кривую изменения тока управления при максимальной мощности, развиваемой микродвигателем, в случае, когда напряжение управление равно половине номинального, а также построим кривую разгона двигателя = ( ) при напряжении управления, равном половине номинального, и моменте инерции исполнительного механизма, равном 1,5 момента инерции якоря двигателя ( = 2,5):
Рисунок 3 – Кривая разгона двигателя = ( ) и график изменения тока при максимальной мощности, развиваемой микродвигателем Вывод: в ходе практической работы был проведён расчёт характеристик
исполнительного двигателя постоянного тока, построены механическая характеристика, зависимость механической мощности от частоты вращения, кривая разгона двигателя.